膜过程-超滤

微滤过程问题回忆１微滤膜孔径范围如何？２微滤过程的推动力是什么？３微滤膜分离机理是什么？４微滤膜种类有哪些？５微滤过程可分离截留粒子的大小范围？６微滤过程的操作方式有哪些？100反渗透超滤纳滤微滤过滤0.00010.001(1nm)0.01(10nm)1100.010.11.010.020.0[MPa]压差ΔP微粒或分子大小[μm]孔径：0.05~10μm孔径：10μm孔径：1~100nm孔径：1nm孔径：2nm0.01(100nm)二、微滤膜的种类微滤膜多为对称膜微滤膜孔径范围：0.05－10μm；微滤膜厚：10－150μm微滤膜分离机理：筛分机理微滤过程推动力：压力差：0.1－0.3MPa微滤膜的种类：1、陶瓷膜：Al2O3,ZrO2,TiO22、多孔玻璃：SO23、多孔金属：不锈钢4、聚合物膜微滤过程的操作方式1、直流过滤（死端过滤）或静态操作法2、错流过滤（动态操作法）渗透物进料pF＞pP静态操作法“死端式过滤”动态操作法“横向流动”渗透物进料pF＞pP微滤遇到的主要问题浓差极化和膜污染导致渗透量下降(待讲）。采取的措施：（1）预先过滤除去料液种的大颗粒（2）增加流速，提高传质系数（3）选择适当的操作压力，避免增加沉积层的厚度（4）改进膜材料使其具有抗污染性（5）定期对膜进行反冲和清洗五、微滤的应用1、制药工业中微滤用于过滤除菌2、微滤用于食品行业的澄清和净化※果汁、葡萄酒和啤酒的澄清、净化※牛奶脱脂※乳清蛋白质浓缩分离3、工业废水和半导体用水中颗粒去除4、微滤用于油水乳液分离和金属废水回收处理5、微滤在生物领域用于细胞捕获和发酵液浓缩6、微滤在医学领域用于血浆和血细胞的分离第二节超滤及其应用一、超滤的含义二、超滤膜的种类三、超滤膜操作方式四、超滤过程的主要问题五、超滤的应用六、实际应用举例一、超滤（UF）的含义超滤的含义：超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程。在透过溶剂的同时也透过小分子溶质，而截留大分子溶质或微粒。被截留的大分子溶质或胶体微粒不形成滤饼，仍以分子或微粒形式存在于截留液中。所以，超滤主要是物质的分离、精制和体系的浓缩。100反渗透超滤纳滤微滤过滤0.00010.0010.010.11100.010.11.010.020.0[MPa]压差ΔP微粒或分子大小[μm]孔径：0.05~10μm孔径：＞10μm孔径：1~100nm孔径：1nm孔径：2nm四大压力驱动滤膜的分离特性对照膜截留物截留物质膜过程操作压力范围压力/MPa0.30.11.0３.0超滤反渗透纳滤微滤压力驱动型膜过程二、超滤膜的种类1.无机多孔陶瓷膜：Al2O3,ZrO2，多孔金属2.有机聚合物膜：聚砜/聚醚砜/磺化聚砜聚偏二氟乙烯聚丙烯腈纤维素类聚酰亚胺/聚醚酰亚胺聚酯肪酰胺聚醚醚酮超滤膜多数为非对称膜；顶层膜厚：0.1~1μm；多孔支撑层厚~150μm；超滤膜的孔径范围：1~100nm；超滤膜的分离机理：筛分机理，但膜表面化学性质也起重要作用；超滤过程的推动力：压力0.3~1.0MPa。三、超滤的操作方式1、直流超滤（间歇直流方式和连续直流超滤）重过滤-间歇加入水UFRE-UF膜透过液透过液100在重过滤中保持体积不变连续加水透过液重过滤-连续2.错流超滤间歇超滤截留液全循环方式截留液部分循环方式连续错流截留液无循环截留液部分循环多级超滤膜组合料液槽截留液料液泵透过液间隙错流-截留液全循环料液槽回流线料液泵透过液循环回路循环泵间隙错流-截留液部分循环料液泵料液槽料液透过液浓缩液连续错流-单级-无循环料液槽料液（F）浓缩液或截留液（R）连续错流-单级-截留液部分循环料液泵料液泵连续错流-多级循环料液槽料液渗透液浓缩液循环泵循环泵循环泵四、超滤过程的主要问题浓差极化和膜污染是超滤过程中最严重的问题。五、超滤的应用1、工业废水的处理◆回收电泳涂漆废水中的涂料◆各种含油废水的处理2、纺织工业上浆料的回收3、造纸工业废液处理4、采矿及冶金工业废水的处理5、城市污水处理：家庭污水处理和地沟污水处理6、饮用水的生产和半导体工业高纯水的制备7、食品工业的应用◆回收乳清中的蛋白质◆牛奶超滤以增加奶酪收率◆果汁的澄清◆食用油的精练8、医药产品的除菌9、生物技术工业◆各种酶的提取◆激素的提取◆从血液中提取血清蛋白回收病毒◆从发酵液中分离菌体1、机械加工行业的回收过程：在金属机械加工过程，工件的润滑和冷却须用水冲洗，产生含有小分子量的油分子废水，超滤可以成功分离出其油相，进行废水处理。半间歇超滤过程处理含油废水工艺过程2、乳品工业奶酪生产及乳清处理奶酪生产工艺中将脱脂牛奶用超滤浓缩3~4倍，然后用浓缩液生产奶酪，其产率可提高20%以上.六、实际应用举例※带超滤的奶酪生产过程奶酪生产过程中产生了大量的乳清，经浓缩回收蛋白质并制成乳清粉。※超滤处理乳清的工艺过程3、血清蛋白的回收从血浆中分离血清蛋白包括一系列复杂的过程，但超滤起了很大的作用※超滤提取血清蛋白的工艺过程超滤膜处理油田采出水油罐原料液100m3/d含油1.0%贮槽15m3浓缩液15m3/周含油40%渗透液98m3/d含油＜50g/m3排入地沟用于燃烧含油废水沉降物超滤半间歇超滤过程处理含油废水工艺过程脱脂牛奶200m3/日总固含量9.2%乳糖4.7%灰份0.7%预处理渗透液167m3/日乳糖4.7%灰份0.7%渗透液122m3/日BOD＜50g/m3排放地沟浓缩液45m3/日乳糖17.4%灰份2.6%用作动物饲料（下页）超滤反渗透带超滤的奶酪生产过程浓缩液33m3/日总固含量28.7%蛋白质21.2%乳糖4.7%灰份0.7%奶酪前体46吨/日总固含量42%奶酪生产奶酪~40吨/日总固含量47.5%蛋白质16.9%添加剂奶油酵母凝乳酶青霉素超滤（接上页）排放地沟超滤浓缩液46m3/日乳糖17.8%灰份2.1%用作动物饲料浓缩液100m3/日蛋白质14.0%乳糖4.3%灰份0.5%脂肪1.0%乳清200m3/日蛋白质0.7%乳糖4.3%灰份0.5%总固含量5.55%预处理渗透液190m3/日乳糖4.3%灰份0.5%渗透液144m3/日BOD＜500g/m3干燥反渗透乳清粉约5吨/日蛋白质67%乳糖21%灰份3%脂肪7%超滤处理乳清工艺经处理的血浆100m3白蛋白3%乙醇20%渗透液4m3乙醇20%重过滤用水300m3浓缩液60m3白蛋白5%乙醇20%渗透液300m3乙醇4%渗透液49m3乙醇0.1%浓缩液60m3白蛋白5%乙醇0.1%浓缩液11m3白蛋白28%乙醇0.1%超滤4~10℃超滤超滤32℃超滤提取血清蛋白的工艺山楂加工中超滤对果汁和果胶进行分离、提纯；还应用反渗透对果汁进行了浓缩生产果胶粉第三节纳滤及其应用一、纳滤过程二、纳滤分离机理三、纳滤分离规律四、纳滤的种类及制备五、纳滤膜性能测定六、纳滤的操作方式七、道南效应八、纳滤的应用